今日お話しするトピックはスマートホームに関するものです。
スマートホームといえば、誰もが知らない人はいないでしょう。今世紀初頭、モノのインターネット（IoT）の概念が初めて生まれた当時、最も重要な応用分野はスマートホームでした。
長年にわたり、デジタル技術の継続的な発展に伴い、家庭用のスマートハードウェアがますます多く開発されてきました。これらのハードウェアは、家庭生活に大きな利便性をもたらし、暮らしの喜びを増しています。
時間が経つにつれて、携帯電話にたくさんのアプリがインストールされるようになります。
はい、これはスマートホーム業界を長らく悩ませてきた環境障壁の問題です。
実際、IoT技術の発展は常に断片化を特徴としてきました。さまざまな応用シナリオは、IoT技術のさまざまな特性に対応しています。広い帯域幅を必要とするものもあれば、低消費電力を必要とするものもあり、安定性を重視するものもあれば、コストを非常に重視するものもあります。
これにより、2/3/4/5G、NB-IoT、eMTC、LoRa、SigFox、Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、Thread などの基盤となる通信テクノロジーが混在するようになりました。
一方、スマート ホームは、Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、Thread などの短距離通信テクノロジを幅広いカテゴリで活用し、多目的に活用する典型的な LAN シナリオです。
さらに、スマートホームは専門家ではないユーザーを対象としているため、メーカーは独自のプラットフォームとUIインターフェースを構築し、ユーザーエクスペリエンスを確保するために独自のアプリケーション層プロトコルを採用する傾向があります。これが、現在の「エコシステム戦争」につながっています。
エコシステム間の障壁は、ユーザーだけでなくベンダーや開発者にも終わりのない問題を引き起こしてきました。同じ製品を発売するには、異なるエコシステム向けの開発が必要となり、作業量とコストが大幅に増加します。
生態学的障壁の問題はスマートホームの長期的な発展にとって深刻な制約となるため、業界ではこの問題の解決策を見つける取り組みを始めています。
Matterプロトコルの誕生
2019 年 12 月、Google と Apple は Zigbee Alliance に加盟し、Amazon や世界中の 200 社以上の企業、数千人の専門家とともに、Project CHIP (Connected Home over IP) プロトコルと呼ばれる新しいアプリケーション層プロトコルを推進しています。
名前からもわかるように、CHIPはIPプロトコルに基づいて家庭内ネットワークを構築することを目的としています。このプロトコルは、デバイスの互換性の向上、製品開発の簡素化、ユーザーエクスペリエンスの向上、そして業界の発展を目的として立ち上げられました。
CHIPワーキンググループが発足した後、当初の計画では2020年に標準規格をリリースし、2021年に製品を発売する予定でした。しかし、さまざまな理由により、この計画は実現しませんでした。
2021年5月、Zigbee AllianceはCSA（Connectivity Standards Alliance）に名称を変更しました。同時に、CHIPプロジェクトはMatter（中国語で「状況、出来事、事柄」を意味する）に名称変更されました。
多くのメンバーが Zigbee への参加に消極的だったため、Alliance の名前が変更され、CHIP は Matter に変更されました。これはおそらく、CHIP という単語があまりにもよく知られており (元々は「チップ」を意味していました)、非常にクラッシュしやすかったためでしょう。
2022年10月、CSAはついにMatter標準プロトコルのバージョン1.0をリリースしました。その直前の2023年5月18日には、Matterバージョン1.1もリリースされました。
CSAコンソーシアムのメンバーは、イニシエーター、参加者、アダプターの3つのレベルに分かれています。イニシエーターは最上位レベルであり、プロトコルの起草に最初に参加し、アライアンスの取締役会のメンバーとして、アライアンスのリーダーシップと意思決定に一定の範囲で参加します。
Google と Apple は、発起者の代表として、Matter の初期の仕様策定に大きく貢献しました。
Google は、独自のスマート ホームの既存のネットワーク層とアプリケーション プロトコル Weave (デバイス操作用の一連の標準認証メカニズムとコマンド) を提供し、Apple は HAP Security (エンドツーエンドの通信とローカル LAN 操作用で、強力なプライバシーとセキュリティを確保) を提供しました。
公式サイトの最新データによると、CSAコンソーシアムは合計29社によって立ち上げられ、282の参加者と238の採用企業がある。
大手企業の先導の下、業界関係者は Matter 向けに自社の知的財産を積極的に輸出し、シームレスに接続された壮大な統一エコシステムの構築に取り組んでいます。
Matterのプロトコルアーキテクチャ
ここまで話してきたところで、Matterプロトコルとは具体的にどのように理解すればいいのでしょうか？Wi-Fi、Bluetooth、Thread、Zigbeeとはどう関係しているのでしょうか？
ちょっと待ってください。図を見てみましょう。
これはプロトコル アーキテクチャの図です。Wi-Fi、Thread、Bluetooth (BLE)、および Ethernet は基礎プロトコル (物理層およびデータ リンク層) であり、その上は IP プロトコルを含むネットワーク層、その上は TCP および UDP プロトコルを含むトランスポート層です。そして、すでに述べたように、Matter プロトコルはアプリケーション層プロトコルです。
Bluetooth と Zigbee には、基盤となるプロトコルに加えて、専用のネットワーク層、トランスポート層、アプリケーション層もあります。
したがって、MatterはZigbeeおよびBluetoothと相互排他的なプロトコルです。現在、Matterがサポートする基盤プロトコルは、Wi-Fi、Thread、Ethernet（イーサネット）のみです。
プロトコル アーキテクチャに加えて、Matter プロトコルはオープンな哲学に基づいて設計されていることを知っておく必要があります。
これは、さまざまなアプリケーションのシナリオやニーズに合わせて誰でも表示、使用、変更できるオープンソース プロトコルであり、透明性と信頼性の技術的な利点が得られます。
Matterプロトコルのセキュリティも大きなセールスポイントです。最新の暗号化技術を採用し、エンドツーエンドの暗号化をサポートすることで、ユーザーの通信が盗まれたり改ざんされたりすることを防ぎます。
Matterのネットワークモデル
次に、Matterの実際のネットワーク構成を見てみましょう。これも図で示されています。
図が示すように、Matter は TCP/IP ベースのプロトコルであるため、Matter は TCP/IP がグループ化されたものになります。
MatterプロトコルをサポートするWi-FiおよびEthernetデバイスは、ワイヤレスルーターに直接接続できます。また、MatterプロトコルをサポートするThreadデバイスは、境界ルーターを介してWi-FiなどのIPベースのネットワークに相互接続することもできます。
ZigbeeやBluetoothデバイスなど、Matterプロトコルをサポートしていないデバイスは、ブリッジ型デバイス（Matter Bridge/Gateway）に接続してプロトコルを変換し、ワイヤレスルーターに接続することができます。
物質産業の進歩
Matterはスマートホームテクノロジーのトレンドを象徴する製品です。そのため、発売以来、幅広い注目を集め、熱狂的な支持を得ています。
業界はMatterの開発見通しに非常に楽観的です。市場調査会社ABI Researchの最新レポートによると、2022年から2030年にかけて、ワイヤレス接続のスマートホームデバイスは世界中で200億台以上販売され、これらのデバイスの大部分がMatterの仕様を満たすと予想されています。
Matterは現在、認証メカニズムを採用しています。メーカーは、Matter認証を取得し、Matterロゴを使用するために、CSAコンソーシアムの認証プロセスに合格する必要があるハードウェアを開発する必要があります。
CSAによれば、Matter仕様は、コントロールパネル、ドアロック、照明、ソケット、スイッチ、センサー、サーモスタット、ファン、気候制御装置、ブラインド、メディアデバイスなど、幅広い種類のデバイスに適用され、スマートホームのほぼすべてのシナリオをカバーします。
業界全体では、既に多くのメーカーがMatter認証を取得し、徐々に市場に参入しています。チップおよびモジュールメーカーもMatterを比較的強力にサポートしています。
結論
上位層プロトコルとしてのMatterの最大の役割は、異なるデバイスやエコシステム間の障壁を打ち破ることです。Matterに対する見方は人によって異なり、救世主と見る人もいれば、白紙の状態と見る人もいます。
現時点では、Matter プロトコルはまだ市場投入の初期段階にあり、コストの上昇やデバイス在庫の更新サイクルの長期化など、いくつかの問題や課題に直面しています。
いずれにせよ、これはスマートホームテクノロジーシステムの停滞期に衝撃を与えるものです。古いシステムがテクノロジーの発展を阻害し、ユーザーエクスペリエンスを制限しているのであれば、Matterのようなテクノロジーが大きな課題に果敢に取り組んでいく必要があります。
Matterが成功するかどうかは、まだ確かなことは言えません。しかし、家庭生活にデジタルテクノロジーを活用し、ユーザーのデジタルライフ体験を継続的に向上させることは、スマートホーム業界全体のビジョンであり、業界に関わるすべての企業と関係者の責任です。
スマートホームがすぐにあらゆる技術的な制約を打ち破り、すべての家庭に本当に普及することを願っています。
投稿日時: 2023年6月29日